Атомная бомба «Малыш»

Покорение атома началось за полвека до Хиросимы.
В 1896-м году французский химик Антуан Беккерель открыл цепную реакцию урана, положив начало разработкам в ядерной физике. В 1898-м году Мария и Пьер Кюри обнаружили в настуране, минерале урана, большое количество радиации. Супруги предположили наличие огромного потенциала неизвестной энергии, заключённой в атомах радиоактивных элементов. Создание источника энергии, способного утолить энергетический голод активно развивающегося индустриального общества, вызвало невероятный интерес в научном мире.

В 1911-м Эрнест Резерфорд открыл альфа, бета и гамма излучение и описал строение самого атома. В 1932-м году физики Эрнест Уолтон и Джон Кокрофт первыми в мире расщепил ядро лития. В 1938-м году немецкий физик Отто Ган расщепил ядро урана.
После опытов Гона, профессор Гамбургского университета Пауль Хартек обратился в военное управление Германии с заявлением о возможности создания нового высокоэффективного оружия: «Страна, которая сумеет первой овладеть практическими достижениями ядерной физики, приобретёт абсолютное превосходство».
В 1939-м году в Куммерсдорфе под Берлином началось строительство прототипа первого реактора.

В конце тридцатых годов Германию покинуло множество ученых, отрицавших идеи национально-социалистической партии и милитаристские настроения, сопровождавшие строительство Третьего рейха.
Знание о ядерной программе Германии и представление о возможностях нового оружия распространились по обе стороны Атлантики. Началась гонка вооружений.
В Берлине сформировали группу ученых, занятых исключительно новым «Урановым проектом». Согласно программе «Урановый проект», создание ядерного оружия считалось возможным за 9-12 месяцев.
Физик Вернер Гейзенберг провел теоретическую разработку конструкции первого реактора: для поддержания ядерной реакции требовалась тяжелая вода, чистый углерод и уран. Урановую руду закупали в Конго у бельгийской фирмы Union Miniere. Норвежская компания Norsk Hydro поставляла тяжелую воду. Получение урана-235 происходило при помощи промышленной установки, построенной немецким концерном «Фарбениндустри».

В конце 1940-го года реактор, собранный согласно расчетам Гейзенберга не смог поддержать цепную реакцию. Вероятной причиной стало низкое качество урана, полученного на установке Клузиуса-Диккеля. Установку признали бесполезной, а метод газообразной диффузии урана — несовершенным.
Другой проблемой стал недостаток тяжелой воды и дефицит чистого графита, используемого также для разработки ФАУ-2. Графит низкого качества оказался непригоден для замены тяжелой воды. Так возникла знаменитая «ошибка Боте», вызванная низким качеством сырья, а не принципиальной негодностью графита в качестве замедлителя нейтронов.
Строительство реактора затянулось на два года.
Первый ядерный реактор заработал в Лейпциге только в феврале 42-го года.
Реактор состоял из алюминиевых полусфер, содержащих 550 килограммов порошкового урана и 150 килограммов тяжелой воды. Для инициации реакции в уране находился радий-бериллиевый сердечник. Вскоре после запуска реактор взорвался.
Вероятными причинами взрыва называли разгерметизацию оболочки реактора; неконтролируемую цепную реакцию или промышленный саботаж.
В июне 1942-го года, на совещании имперского министра вооружения и боеприпасов Шпеера, Гейзенберг назвал условия для запуска рабочего реактора: два года работы и выполнение всех требований ученых.
Несмотря на аварию, физики получили все необходимые материалы, фонды, деньги и государственную поддержку.
В феврале 43-го года англичане уничтожили завод по производству тяжелой воды. Из-за отсутствия видимых результатов, «Урановый проект» передают из военного ведомства в исследовательский совет со значительным сокращением финансирования.

В январе 44-го Гейзенберг получил литые урановые пластины, предназначенные для испытаний в новом реакторе. Испытания планировались на начало 45-го года, после завершения строительства реактора, но 31-го января все оборудование эвакуировали в деревню Хайгерлох на границе со Швейцарией.
Среди оборудования находился реактор с активной зоной из полутора тонн урана и десятитонным графитовым отражателем. В марте в активную зону влили полторы тонны тяжелой воды и 23-го марта зафиксировали стабильную работу реактора. Однако реакция не достигла критической точки: согласно расчетам требовалось еще 750 кг урана и дополнительный объем тяжелой воды, которой не было.
23 апреля в Хайгерлох вошли американские войска. Реактор разобрали и эвакуировали в США.

Размер бомбы: 300 х 71 см. Масса: 4 400 килограммов.

Существуют различные мнения о том, могла ли Германия создать атомную бомбу до завершения Второй мировой. В заявлении немецких ученых, опубликованных после разгрома Германии, основной целью разработок называлось создание атомной энергетической установки. Кроме того, выбор тяжелой воды в качестве одного из ключевых элементов усложнил рабочий процесс; работы с альтернативными методами — использованием графита и изотопа урана-255 начались незадолго до краха Третьего рейха. Но энергетическая установка, полученная к завершению войны, была не только рабочей, но и могла быть построена в короткое время. Колоссальный опыт, полученный немецкими учеными за годы разработок, также позволял избежать многих ошибок. Не следует забывать и о промышленных диверсиях, о физиках, вывозившихся в США, о шпионской программе «Алсос», проводившейся на территории Германии в 42—45 годах и занятой сбором информации о немецкой ядерной программе.

Взрыв над Хиросимой произошел 6 августа 45-го года. Достаточно ли трех месяцев для создания ядерной бомбы? Или американская ядерная программа длилась дольше?
Вернемся на несколько лет назад.

В 1939-м году группа физиков составила коллективное обращение на имя президента Соединенных Штатов Америки Франклина Рузвельта.
В письме излагались опасения в связи с политической обстановкой в Германии и вероятной разработкой нового оружия. Содержались призывы финансировать работу Энрико Ферми, увеличивать запасы урана и обеспечить поддержку исследований в области ядерных реакций.
Письмо восприняли всерьез. В качестве финансирования Ферми получил 6 000 долларов, которые потратил на графит и эксперименты по расщеплению атома (повторив таким образом работу Отто Гана). Было проведено несколько совещаний, определяющих будущую структуру научных работ.
28 июня 41-го года Рузвельт подписал указ о создании «Бюро научных исследований и разработок». В октябре того же года Рузвельт одобрил ядерную программу и договорился о координации усилий с Уинстоном Черчиллем.

Англия, активно помогавшая США в разработке ядерного оружия, не получала от американцев результатов исследований (первое испытание английской ядерной бомбы состоялось только в 1952-м году).
Возможно, это было связано с недоверием США в адрес английских ученых, среди которых активно действовала советская резидентура. Например, широко известный Клаус Фукс — немецкий ученый, ставший частью британской миссии.

Прежде всего, США требовалось решить проблему с сырьем.
Как и Германия, Америка получала уран из Конго. Но природный уран содержит около 99% изотопа урана-238 и менее 1% изотопа урана-235, необходимого для цепной реакции. Главное условие для работы реактора — получение правильного урана.
Газовая диффузия требовала доработки, центрифуги разрушались от вибрации; поэтому основным методом стало электромагнитное разделение изотопов. Метод оказался действенным, но значительно более дорогим, чем метод центрифугирования, усовершенствованный советско-немецкими учеными в послевоенный период.

Для строительства электромагнитного сепаратора требовалась медь — около 4 500 тонн чистой меди. Но медь была крайне востребована и в качестве альтернативы физики решили использовать серебро. Необходимые запасы серебра имелись в единственном месте — Государственном казначействе США.
Для сооружения установки требовалось 6 000 тонн серебра, затем расчеты скорректировали до 13 300 тонн. Казначейство выдало металл и установку построили. Первые партии обогащенного урана-235 произвели в 1944-м году.
Когда установка устарела, конструкцию разобрали, переплавили обратно в слитки, даже сняли и сожгли полы. В результате утрата металла составила около 1/3 600 000 от исходной массы. Последний слиток был возвращен казначейству в мае 70-го года.

Наконец, многочисленные разработки объединились в едином проекте. Американская программа «Проект Манхэттен» началась в августе 42-го (спустя несколько месяцев после необъяснимого взрыва Лейпцигского реактора и синхронного строительства Чикагского реактора Ферми). Кроме США, проект осуществлялся при деятельном участии Англии, Канады и Германии в лице ученых, отказавшихся служить третьему рейху. Финансирование «Проекта Манхэттен» превышало «Урановый проект» в двести раз, число сотрудников — в полторы тысячи раз.
В июле 45-го труд десятков тысяч человек и сотни миллионов долларов дали результат. Около 50 килограммов обогащенного до 85% урана-235 доставили на базу в Лос Аламос.
Начинка для «Малыша» была готова к применению.

Всего в рамках «Проекта Манхэттен» создали три бомбы — Gadget, Little Boy и Fat Man.
«Гаджет» использовался как тестовый экземпляр для проверки имплозивного типа бомб, «Малыш» относился к бомбам пушечного типа и не тестировался из-за простоты конструкции.
После подрыва «Гаджета», успешно произведенного 16-го июля 45-го года в пустыне Нью-Мехиксико на полигоне Аламогордо, началась подготовка к бомбардировке Японии. Целями бомбардировки выбрали города Нигата, Хиросима, Киото и Кокура. Из-за вмешательства Генри Стимсона, военного министра США, Киото убрали из списка как город с высоким историческим и культурным значением, и добавили Нагасаки.

Во время Потсдамской конференции 26-го июля 1946-го года, Японии предложили ультиматум с условиями капитуляции. Япония отвергла ультиматум и решение о бомбардировке городов стало окончательным.

Бомба «Малыш» относилась к бомбам «пушечного типа». Бомба действовала так: В металлическую оболочку бомбы помещался ствол корабельного орудия. В носовой части бомбы размещалась урановая мишень (обозначена желтым цветом), в хвостовую часть — «пуля» (синий цвет), проходившая по стволу и совмещавшаяся с ураном при взрыве порохового заряда (красный цвет). Таким образом происходило объединение двух урановых зарядов для создания критической массы с последующей цепной реакцией.

6-го августа 1945-го года бомбардировщик B-29 Enola Gay поднялся с аэродрома на острове Тиниан и взял курс на Японию. Основной целью была Хиросима, запасными — Кокура и Нагасаки. Ясная погода над Хиросимой определила окончательный выбор цели и бомбу сбросили на город.

В Америке существовало множество противников бомбардировки. Предлагались варианты со сбросом бомбы в акваторию океана или безлюдные районы Японии, для демонстрации физических свойств ядерного оружия и минимизации жертв.
Однако для большего психологического эффекта и политического давления на СССР, Трумэн распорядился бомбить населенную территорию страны.

На момент бомбардировки население Хиросимы составляло 240 000 человек. В городе располагался штаб фельдмаршала Сюнроку Хаты, командовавшего обороной южной Японии. Промышленность располагалась на периферии города, основная застройка состояла из одно и двухэтажных построек на равнинном рельефе.
Взрыв произошел на высоте 530 метров. Мощность взрыва составила 14 килотонн в тротиловом эквиваленте. 70% городских построек оказалось разрушено. На площади свыше 10 квадратных километров начался пожар. Около 80 000 человек погибло при взрыве и около 100 000 — в результате ранений, ожогов и воздействия лучевой болезни. При этом более 80% пострадавших относились к гражданскому населению.

После бомбардировки Хиросимы Трумэн выступил с заявлением:
«Мы готовы уничтожить все наземные производственные мощности японцев в любом городе. Мы уничтожим их порты, фабрики и коммуникации. Мы полностью уничтожим способность Японии вести войну.
С целью предотвращения бомбардировки был выпущен ультиматум в Потсдаме. Японское руководство отвергло ультиматум. Если Япония не примет наши условия сейчас, пусть ожидают дождь разрушений с воздуха, подобного которому ещё не было на этой планете».

9-го августа состоялась бомбардировка Нагасаки. Мощность взрыва превысила двадцать килотонн. В этот же день советские войска начали Маньчжурскую операцию.
14-го августа Япония капитулировала.

В 1898-м году супруги Кюри обнаружили радиоактивные свойства атома. Возникла надежда на создание сверхмощного источника энергии, способного навсегда изменить человечество.
Спустя 47 лет человечество изменилось.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *